W energetyce wiatrowej trwa wyścig, w którym podstawową jednostką miary stał się megawat. 15 MW było jeszcze niedawno technologicznym szaleństwem. Dzisiaj takie turbiny są już instalowane na Bałtyku. Siemens Gamesa testuje konstrukcję o mocy 21,5 MW, Chińczycy pokazują turbiny 26 MW, a granica 20 MW przestaje być czymś niezwykłym.
Tylko czy z punktu widzenia gospodarki energetycznej rzeczywiście należy się z tego cieszyć? Mam coraz więcej wątpliwości.
Nie dlatego, że duże turbiny są złym pomysłem. Przeciwnie. Im większy wirnik, tym więcej energii można uzyskać z jednego miejsca na morzu. Proporcjonalnie mniej fundamentów, mniej kabli międzyturbinowych, mniej stanowisk, mniej operacji instalacyjnych. Matematyka przez długi czas jest bezlitosna: większa turbina może oznaczać niższy koszt jednostkowy produkcji energii.
Problem zaczyna się wtedy, kiedy patrzymy nie na turbinę, ale na cały system. Bo 21,5-megawatowa turbina nie przypływa na morze sama. Potrzebuje statku instalacyjnego, potrzebuje portu, potrzebuje placu składowego a w nim odpowiednio mocnego nabrzeża, odpowiednich dźwigów, głębokości, powierzchni manewrowej, dróg i połączeń kolejowych. Potrzebuje statków transportowych zdolnych dowieźć gigantyczne elementy. Potrzebuje wreszcie odpowiednio dużych fundamentów.
I tutaj zaczyna się ciekawa część historii.
15 MW już jest ogromne
Polska właśnie przechodzi praktyczny test technologii 15 MW. Na farmie Baltic Power instalowanych jest 76 turbin Vestas V236-15.0 MW. Każda ma łopaty długości 115,5 metra, średnicę wirnika 236 metrów, a najwyższy punkt całej konstrukcji znajduje się ponad 260 metrów nad poziomem morza.
To nie jest już „duży wiatrak”. To infrastruktura porównywalna skalą z bardzo dużymi konstrukcjami przemysłowymi. Do ich instalacji Baltic Power wykorzystuje statek Wind Osprey firmy Cadeler. Jednostka ma ponad 160 metrów długości i może zabrać jednocześnie trzy kompletne turbiny. Jej możliwości zostały specjalnie dostosowane do obsługi dużych jednostek: główne dźwigi mają obecnie udźwig 1600 ton. Warto zatrzymać się na chwilę przy tym szczególe.
Statek zbudowany pierwotnie ponad dekadę temu trzeba było modernizować, żeby obsługiwać dzisiejszą generację turbin. A teraz wyobraźmy sobie turbinę o mocy 21,5 MW.
Nie wystarczy powiedzieć: „jest o 43 proc. mocniejsza, więc wyprodukuje o 43 proc. więcej energii”. Konstrukcja nie jest przecież prostym powiększeniem modelu 15 MW. Rosną masa elementów, długość łopat, wymagania wobec wieży, fundamentu i dźwigu. Rośnie także skala operacji logistycznej.
Badania dotyczące rozwoju turbin powyżej 15 MW wskazują wprost na konieczność zwiększania powierzchni portów, nośności nabrzeży i możliwości instalacyjnych. W przypadku największych konstrukcji mowa jest o dźwigach o udźwigu sięgającym 3000–3500 ton i wysokości podnoszenia rzędu 180–200 metrów.
Czyli nie mamy już do czynienia z prostą ewolucją turbiny. Mamy ewolucję całego przemysłu.
Gigantyczna turbina wymaga gigantycznego statku
I tutaj pojawia się pytanie, które moim zdaniem będzie jednym z najważniejszych pytań dla europejskiego offshore w najbliższych latach: czy oszczędność wynikająca z postawienia jednej turbiny 20–22 MW będzie większa niż dodatkowe koszty całego systemu potrzebnego do jej instalacji? Bo statki instalacyjne też mają swoją ekonomię.
Dzisiejszy rynek już cierpi na niedobór jednostek zdolnych obsługiwać najnowsze turbiny. Według analiz branżowych przejście powyżej 15 MW zwiększa presję na porty i flotę instalacyjną, a obecnie budowane jednostki są projektowane właśnie z myślą o turbinach 20 MW i większych.
Jedna z nowych generacji statków instalacyjnych ma mieć dźwig o udźwigu 3200 ton, możliwość pracy na głębokości do 70 metrów i zabierania czterech turbin przekraczających 20 MW. Dla porównania, ten sam projekt przewiduje możliwość zabrania sześciu turbin 15 MW.
To świetnie pokazuje problem. Większa turbina nie oznacza automatycznie proporcjonalnie większej produktywności statku.
Jeżeli statek zabiera trzy turbiny 15 MW, mamy 45 MW w jednym rejsie. Jeżeli zabiera trzy turbiny 21,5 MW, mamy 64,5 MW. Ale statek musi być odpowiednio większy, droższy i wyposażony w znacznie mocniejszy dźwig. Port również musi być większy.
Pytanie brzmi więc nie: „ile megawatów ma turbina?”, ale: ile kosztuje megawat zainstalowany przy użyciu całego systemu potrzebnego do jej postawienia?
Port też nie jest z gumy
To szczególnie ważne dla Polski. Świnoujście uruchomiło w 2025 roku pierwszy krajowy terminal instalacyjny dla morskich farm wiatrowych. Obiekt jest przystosowany do obsługi nowoczesnych statków typu jack-up i heavy lift oraz projektów wykorzystujących turbiny około 15 MW i większe. Już po roku działalności rozpoczęto jednak analizy dotyczące jego rozbudowy.
To nie jest przypadek. W przypadku offshore port jest częścią całego procesu. Elementy trzeba gdzieś przywieźć, rozładować, przechować, przygotować i załadować na statek. Przy coraz większych turbinach rosną powierzchnie potrzebne do składowania oraz wymagania dotyczące nośności nabrzeży.
Świnoujście ma obecnie nabrzeże o nośności do 50 ton na metr kwadratowy i stanowiska umożliwiające wstępny montaż elementów wież. Projekt zakłada możliwość obsługi do 80 turbin 15 MW rocznie.
I znów pojawia się interesujące pytanie: co stanie się z tą przepustowością, kiedy zamiast turbin 15 MW pojawią się konstrukcje 21 czy 25 MW?
Być może terminal będzie mógł je obsługiwać. Być może wystarczy odpowiednia modernizacja. Ale nie jest oczywiste, że wystarczy „ta sama infrastruktura, tylko trochę mocniejsza”.
Polska właśnie buduje system dla 15 MW
Jeszcze lepiej widać to na przykładzie Baltica 2. W Gdańsku powstaje terminal T5 przeznaczony do składowania, pre-montażu i obsługi instalacyjnej turbin dla tego projektu. Ma obsługiwać 107 turbin, a więc ogromną operację logistyczną.
To jest infrastruktura projektowana dla konkretnej generacji offshore. Jeżeli za kilka lat uznamy, że 21 MW jest nowym standardem, część tej infrastruktury nadal będzie oczywiście użyteczna. Ale jej wykorzystanie może wymagać kolejnych inwestycji. Większe elementy oznaczają większe wymagania wobec placów, nabrzeży, dźwigów i transportu.
I tu dochodzimy do paradoksu. Chcemy obniżać koszt produkcji energii poprzez budowę coraz większych turbin, ale jednocześnie dokładamy koszty do infrastruktury, która pozwala te turbiny zbudować.
To trochę tak, jakbyśmy chcieli obniżyć koszt przewozu towaru, budując coraz większe ciężarówki, a następnie musieli przebudować wszystkie drogi, mosty, parkingi i magazyny.
Oczywiście większa ciężarówka może przewozić więcej. Ale nie w każdych warunkach będzie najbardziej ekonomiczna.
Dlatego wyścig o megawaty może być ślepą uliczką
Tymczasem dzisiaj mamy do czynienia z czymś, co przypomina wyścig zbrojeń. Siemens Gamesa testuje 21,5 MW. Chiński Dongfang Electric ma już prototyp 26 MW. Mingyang pokazał konstrukcję 20 MW. Granice są przesuwane niemal z roku na rok.
Technologicznie jest to imponujące. Ekonomicznie niekoniecznie.
Producent turbiny ma oczywiście naturalną motywację, aby zwiększać jej moc. Większa turbina jest atrakcyjnym produktem. Inwestor również może być zainteresowany mniejszą liczbą fundamentów i urządzeń. Ale inwestor, a potem odbiorca, nie płaci tylko za turbinę. Płaci za fundament. Kable. Instalację. Port. Statki. Serwis. Ubezpieczenie. Finansowanie. Przyłączenie do sieci.
A im bardziej skomplikowana i wyspecjalizowana staje się technologia, tym większe może być ryzyko awarii i tym trudniejsza może być jej obsługa.
Czy 15 MW może być złotym środkiem?
Nie twierdzę, że tak jest w każdym projekcie. Głębokość morza, prędkość wiatru, odległość od brzegu, wielkość farmy, koszty portów i dostępność statków będą miały ogromne znaczenie. Na niektórych akwenach większa turbina może być zdecydowanie lepszym rozwiązaniem.
Ale warto dopuścić do debaty inną tezę. Być może 15 MW jest bardzo blisko technologicznego optimum dla części europejskiego offshore.
Nie dlatego, że większej turbiny nie da się zbudować. Da się. Nie dlatego, że 20 MW nie może produkować taniej energii. Może.
Ale przy 15 MW mamy już ogromną turbinę, ale jednocześnie coraz lepiej rozwinięty ekosystem pozwalający ją produkować, transportować i instalować. Powtarzalność produkcji, trzymanie się standardów, pewna powtarzalność technologii staje się ogromnym – ekonomicznym – atutem. Nie wielkość, tylko standard. I o tym pamiętajmy zachwycając się doniesieniami o coraz większych turbinach na morzu.
Europejska branża offshore wind zdefiniowała swoje postulaty pokazujące kierunkowo obniżać ceny instalacji. Zapisano tam przewidywalność zamówień i produkcję gwarantującą rocznie przyrost 10 GW nowych mocy w skali Europy. Nikt nie pisał, że chce większych turbin. I jest to niezwykle ważne w tej dyskusji.
Autor: Artur Kiełbasiński, Gospodarka Morska PL.